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dc.contributor.advisor Kreft, Holger Prof. Dr.
dc.contributor.author Gérard, Anne
dc.date.accessioned 2016-12-21T10:25:56Z
dc.date.available 2016-12-21T10:25:56Z
dc.date.issued 2016-12-21
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-002B-7CF1-5
dc.description.abstract Die großflächige Umwandlung von tropischen Wäldern hat zu dramatischen Verlusten von Biodiversität und assoziierten Ökosystemdienstleistungen und –funktionen geführt. Indonesien ist ein besonders schwerwiegendes Beispiel für den Verlust von Waldflächen und Biodiversität. Landumnutzungen, in starkem Maße durch den Anbau von Ölpalmen vorangetrieben, stellen eine erhebliche Bedrohung für die außergewöhnlich hohe Biodiversität des Landes dar. Landwirtschaftssysteme, wie Agroforstsysteme, können hingegen genutzt werden, um die Biodiversität und Ökosystemfunktionen in von Ölpalmen dominierten Landschaften zu erhöhen. In Regionen, in denen Ölpalmplantagen bereits die Landschaft dominieren, kann diese Erhöhung nur durch systematische Renaturierung erfolgen. Die zugrunde liegenden ökologischen und soziökonomischen Prozesse und damit verbundene Beschränkungen und Kompromisse von Renaturierungsmaßnahmen in von Ölpalmen dominierten Landschaften sind jedoch weitgehend unbekannt. Um diese Wissenslücke zu schließen, habe ich mit Kollegen aus Deutschland und Indonesien ein Langzeitexperiment zur Erhöhung der Biodiversität aufgebaut. Wir haben experimentell Bäume in Form von „Inseln“ in eine konventionelle Ölpalmplantage gepflanzt und hierbei systematisch die Flächengröße, das Diversitätslevel und die Artzusammensetzung variiert. Wir haben hierfür sechs multifunktionale heimische Baumarten ausgewählt. Auf der Fläche der Bauminseln haben wir einen Teil der Ölpalmen gefällt, um die Lichtverfügbarkeit für die gepflanzten Bäume durch eine reduzierte Ölpalmdichte zu erhöhen. In dieser Doktorarbeit stelle ich den Aufbau des Experiments vor und gebe einen breiten Einblick in anfängliche Auswirkungen des Experiments, indem ich ökologische Aspekte in Betracht ziehe, sowie Veränderungen hinsichtlich des Ernteertrags. Da die Zeit kurz nach der Pflanzung ein Nadelöhr für die Langzeitetablierung der Bäume darstellt, ist sie sehr kritisch, um die erwünschten Renaturierungserfolge in der Zukunft zu erzielen. Des Weiteren kann die Anfangszeit auch aus der Sicht der Landwirte eine entscheidende Hürde darstellen, da der Nutzen der Bauminseln erst lange Zeit nach ihrer Pflanzung entsteht. Zuerst beschreibe ich Umweltvariablen und biotische Charakteristika der den experimentellen Flächen assoziierten Vegetation, Invertebraten und Vögel vor der Errichtung des Experiments, sowie anfängliche Auswirkungen des Experiments auf die Fauna. Ein Jahr nach der Errichtung des Experiments hatten die Baumpflanzungen einen insgesamt positiven Effekt auf die Artengemeinschaften von Vögeln und Invertebraten in der Plantage. Die Größe der Bauminseln wirkte sich lediglich auf die Diversität und Abundanz von Invertebraten positiv aus, die somit auf kleinskalige Veränderungen reagierten. Ausgehend von diesen Ergebnissen erwarte ich einen weiteren Anstieg der Biodiversität und Ökosystemfunktionen in der Zukunft. Danach berichte ich über den Anwuchserfolg der Bäume und ermittle die wichtigsten Determinanten für den Wuchs und das Überleben der Bäume. Insgesamt sind die Bäume gut angewachsen, jedoch gab es große Unterschiede zwischen den Baumarten hinsichtlich relativer Höhenwachstums-, Dickenwachstums- sowie Überlebensraten. Arten mit hohen Wachstumsraten wiesen vorwiegend auch hohe Überlebensraten auf. Auf Versuchsflächenebene hatten Standortbedingungen, Flächengröße und Diversitätslevel der gepflanzten Bäume lediglich einen geringen Einfluss auf das mittlere Baumwachstum und die Überlebensrate. Auf Individuenebene habe ich signifikante Nachbarschaftseffekte festgestellt. Hohe benachbarte Bäume und die Distanz zu verbleibenden Ölpalmen begünstigten die Entwicklung der Bäume. Noch ist es zu früh zu entscheiden, welche der Baumarten sich generell am besten eignen, um Renaturierungsziele zu erreichen. Unterschiede in der anfänglichen Entwicklung liefern jedoch wichtige Informationen für eine zukünftige Bewertung der Arten. Zuletzt präsentiere ich Auswirkungen des Experiments auf den Ölpalmertrag. Nach zwei Jahren waren die Erträge pro Ölpalmindividuum erhöht, sowohl auf als auch direkt neben den Versuchsflächen. Die geschätzten Ertragsänderungen für die verschiedenen Flächengrößen unter Einbezug von Ernteverlusten durch gefällte Ölpalmen sowie Effekte auf benachbarte Ölpalmen deuten darauf hin, dass die erhöhten Ernteerträge insbesondere in großen Bauminseln mindestens das Fällen von Ölpalmen kompensiert haben. Diese Ergebnisse, die in der frühen Phase der Bauminseletablierung erzielt wurden, sind vielversprechend für die Erarbeitung nachhaltiger Managementoptionen für Ölpalmplantagen, die ökologische und ökonomische Funktionen in Einklang bringen. Die anfänglichen Auswirkungen waren stärker und insbesondere aus ökonomischer Perspektive profitabler als ich erwartet habe. Die Nachbarschaftseffekte und die Auswirkungen der experimentell veränderten Variablen waren bislang jedoch überwiegend schwach. Ich erwarte, dass diese Auswirkungen mit der Zeit stärker ausgeprägt sein werden. Durch Erkenntnisse, die aus zukünftigen Langzeitbeobachtungen des Experiments, das ich in dieser Doktorarbeit vorstelle, gewonnen werden, können Wissenslücken geschlossen werden. Somit kann die Ausarbeitung von Managementrichlinien für von Ölpalmen dominierten Landschaften ermöglicht werden, die sowohl ökologisch verbessert als auch ökonomisch lohnenswert sind. Diese Doktorarbeit stellt einen wesentlichen Beitrag zur generellen Beurteilung des Experiments dar, wodurch darüber hinaus auch neue Erkenntnisse für die Renaturierungswissenschaft gewonnen werden können. de
dc.language.iso eng de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.ddc 570 de
dc.title Experimental biodiversity enrichment in an oil-palm plantation de
dc.type doctoralThesis de
dc.contributor.referee Kreft, Holger Prof. Dr.
dc.date.examination 2016-11-15
dc.description.abstracteng Large-scale conversion of tropical forests has led to dramatic losses of biodiversity and associated ecosystem services and functions. One particularly severe example of forest and biodiversity loss is Indonesia. The country’s exceptionally high biodiversity is seriously threatened by land conversion, for which oil-palm cultivation is a major driver. To increase biodiversity and ecosystem functioning in oil-palm-dominated landscapes, reduced-impact farming systems such as agroforestry systems have been proposed. But in regions where oil-palm plantations already dominate the landscape, this increase can only be achieved through systematic ecological restoration. However, knowledge about the underlying ecological and socio-economic processes, constraints, and trade-offs of ecological restoration in oil-palm landscapes is very limited. To bridge this gap, I established a long-term biodiversity enrichment experiment, together with colleagues from Germany and Indonesia. We planted experimental tree islands in a conventional oil-palm plantation and systematically varied plot size, tree diversity, and tree species composition. We used six multi-purpose tree species that are native to the region. To enhance the light availability for the planted trees, we reduced the oil-palm density within the tree islands by thinning. In this thesis, I present the design of the experiment and give a broad picture of initial effects induced by the experiment, taking into account initial ecological effects and changes in oil-palm yields. The initial phase after planting is most critical to achieve restoration goals in the future, as it constitutes a bottleneck that trees have to surpass for long-term establishment. In addition, from the farmer’s perspective, the initial phase can be a decisive hindrance, given the time delay from the establishment of the tree islands to the emergence of benefits. First, I describe environmental variables and biotic characteristics of the associated vegetation, invertebrates, and birds of the experimental sites prior to the establishment of the experiment, as well as initial experimental effects on the fauna. One year after establishment of the experiment, tree plantings had an overall positive effect on the bird and invertebrate communities at the plantation scale. Diversity and abundance of invertebrates also responded at smaller scales, and were positively affected by the size of the tree islands. Based on these results, I expect a further increase of biodiversity and associated ecological functions in the future. Subsequently, I report on the establishment success of the trees, and identify the most important determinants for tree growth and survival. Most trees established well; however, I found strong differences between the tree species considering relative height increment, relative basal area increment and survival. Most species with high growth rates also showed high survival rates. At the plot level, site conditions, plot size, and diversity level of the planted trees only weakly affected mean tree growth and survival. At the level of individual trees, I found significant neighborhood effects between the species. Tall neighboring trees and distance to living oil palms significantly benefitted tree performance. It is yet too early to decide on the overall suitability of tree species regarding their effectiveness to achieve restoration goals, but differences in initial tree performance are an important information to evaluate the species in the future. Lastly, I present effects of the experiment on oil-palm yields. After two years, I found enhanced yields on the individual level of oil palms both inside and directly adjacent to the experimental plots. Estimating net yield changes for different sizes of tree islands including foregone yield of removed oil palms and spillover effects, I found evidence that – in particular for larger tree islands – yield gains at least compensate for the reduced number of oil palms. These results, obtained during the early phase of tree island establishment, are promising in terms of identifying sustainable management options for oil-palm plantations that reconcile ecological and economic functions. Initial effects were stronger and, particularly from the economic point of view, more beneficial than I had expected. However, so far, I observed mostly weak neighborhood effects and a weak influence of experimentally altered variables, and I expect these effects to become more pronounced over time. Insights gained from future long-term monitoring of the experiment I present in this study may bridge knowledge gaps towards the elaboration of management guidelines for oil-palm landscapes that are both ecologically improved and economically viable. As one part of the puzzle, this thesis represents an important contribution to an overall evaluation of the experiment, and can thus, moreover, add new insights beyond our project that help to advance restoration science. de
dc.contributor.coReferee Hölscher, Dirk Prof. Dr.
dc.subject.eng biodiversity-ecosystem functioning de
dc.subject.eng tree planting de
dc.subject.eng ecological restoration de
dc.subject.eng ecosystem services de
dc.subject.eng agroforestry de
dc.subject.eng oil-palm yields de
dc.subject.eng enrichment planting de
dc.subject.eng tree growth and survival de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-002B-7CF1-5-0
dc.affiliation.institute Biologische Fakultät für Biologie und Psychologie de
dc.subject.gokfull Biologie (PPN619462639) de
dc.identifier.ppn 875560415

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